(57)【要約】【課題】半導体製造装置において、ウエハステージ上に搭載された半導体ウエハの面内温度の均一化を図る。【解決手段】半導体ウエハ６を下部電極４上に搭載し、静電吸着により下部電極４のウエハ載置面と半導体ウエハ６の裏面とを面接触により密着させて、下部電極４を貫通する複数の第２の開口９から挿入された接触温度計１３を半導体ウエハ６の裏面に接触させる。接触温度計１３により半導体ウエハ６の裏面の複数箇所の温度を個別に測定し、第２の開口９と対をなして形成され、半導体ウエハ６の裏面へ冷却ガスを導入する第１の開口８に接続した冷却ガス配管１０が装備するコントローラ１１へ半導体ウエハ６の温度に関する情報を伝え、コントローラ１１により冷却ガスの圧力を複数箇所で個別に制御する。【選択図】図２
2006344670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハステージを備え、
前記ウエハステージの裏面とウエハ載置面とを貫通する第１の開口と、前記ウエハステージの裏面とウエハ載置面とを貫通する第２の開口とが前記ウエハステージに形成され、前記第１の開口と前記第２の開口とが対をなして複数箇所に配置され、
前記第１の開口を通して半導体ウエハの裏面の複数箇所に冷却ガスを導入することにより前記半導体ウエハが冷却され、
前記第２の開口を通して前記半導体ウエハの裏面の複数箇所の温度が個別に測定され、
前記第１の開口毎に、前記冷却ガスの圧力を制御するコントローラを装備する冷却ガス配管が接続された半導体製造装置を用いて、前記半導体ウエハの裏面と前記ウエハステージのウエハ搭載面とを静電吸着により接触させて、前記半導体ウエハに所要の処理が施される半導体装置の製造方法であって、
前記第２の開口を通して得られた前記半導体ウエハの複数箇所の温度に関する情報を前記第２の開口と対をなす前記第１の開口に接続された前記冷却ガス配管に装備される前記コントローラへ伝えることにより、前記第１の開口から前記半導体ウエハの裏面に導入される前記冷却ガスの圧力を複数箇所で個別に制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ウエハステージを備え、
前記ウエハステージの裏面とウエハ載置面とを貫通する第１の開口と、前記ウエハステージの裏面とウエハ載置面とを貫通する第２の開口とが前記ウエハステージに形成され、前記第１の開口と前記第２の開口とが対をなして複数箇所に配置され、
前記第１の開口を通して半導体ウエハの裏面の複数箇所にアルゴンガスとヘリウムガスとを混合した冷却ガスを導入することにより前記半導体ウエハが冷却され、
前記第２の開口を通して前記半導体ウエハの裏面の複数箇所の温度が個別に測定され、
前記第１の開口毎に、前記冷却ガスの圧力を制御するコントローラを装備する冷却ガス配管が接続された半導体製造装置を用いて、前記半導体ウエハの裏面と前記ウエハステージのウエハ搭載面とを静電吸着により接触させて、前記半導体ウエハに所要の処理が施される半導体装置の製造方法であって、
前記第２の開口を通して得られた前記半導体ウエハの複数箇所の温度に関する情報を前記第２の開口と対をなす前記第１の開口に接続された前記冷却ガス配管に装備される前記コントローラへ伝えることにより、前記第１の開口から前記半導体ウエハの裏面に導入される前記冷却ガスのアルゴンガスとヘリウムガスとの混合比率を複数箇所で個別に制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、対をなす前記第１の開口および前記第２の開口は、前記ウエハステージの３箇所、５箇所または９箇所に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハの裏面の温度は赤外線温度計により測定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体製造装置は、プラズマドライエッチング装置またはプラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体製造装置において半導体ウエハを処理する際に行う半導体ウエハの温度制御に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ウエハの温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段がウエハ表面に接触するように、温度測定手段をウエハに向かって付勢する付勢手段を備えたウエハ処理装置がある（例えば特許文献１等）。
【０００３】
また、下電極内に冷却用ガスをマスフローコントローラの流量制御で流し込んで半導体ウエハを裏面から直接冷却する一方、冷媒通路に冷媒を流して間接に半導体ウエハを裏面から冷却し、下電極内に埋設した蛍光温度計の測定値からマスフローコントローラの流量または冷媒の温度を制御して、半導体ウエハの温度を一定に制御する技術がある（例えば特許文献２等）。
【０００４】
また、処理中のウエハを積載するウエハステージ内部に独立した複数個の冷媒用の流路を設け、これら独立した流路毎に冷媒の流量を調節可能なバルブを介して配管を接続し、バルブの開度を調節し冷媒の流量を調節することにより処理中のウエハの温度分布を任意に応答性よく制御するウエハステージがある（例えば特許文献３等）。
【０００５】
また、ステージと被処理物の間の接触面あるいは空間に複数種類のガスからなる混合ガスを導入し、ガスの混合比を変えることにより、被処理物とステージとの間の熱通過率を変えて、被処理物の温度ならびに温度分布を制御する技術がある（例えば特許文献４等）。
【特許文献１】特開平６−１１２３０３号公報（段落［００３９］〜［００４２］、図３）
【特許文献２】特開平５−２９２６４号公報（段落［００１４］〜［００１６］、図１）
【特許文献３】特開２０００−２１６１４０号公報（段落［００２０］〜［００２３］、図１，図２）
【特許文献４】特開平７−３３５６３０号公報（段落［０００９］、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、プラズマドライエッチング装置では、プラズマ放電の輻射熱などによって半導体ウエハの温度が上昇し、様々な問題が生ずる。例えば被エッチング材上にフォトリソグラフィ法により形成されるレジストパターンが昇温すると、良好なレジストパターンの形状が維持できなくなり、被エッチング材の正確なパターン形成ができなくなる。また、場合によっては、レジストパターンが炭化して除去が困難となることもあり、製品の製造歩留まりを著しく低下させてしまう。
【０００７】
そこで、プラズマドライエッチング装置では、半導体ウエハと半導体ウエハを搭載するウエハステージとを静電吸着による面接触としてウエハステージの温度を調整する、または半導体ウエハの裏面からヘリウム（Ｈｅ）ガスを導入して間接冷却によりウエハ温度を一定に保つなどの方法により半導体ウエハの昇温を防いでいる。
【０００８】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、ウエハステージの温度分布の不均一またはプラズマ放電の輻射熱の不均一により、半導体ウエハの面内温度にバラツキが生じ、半導体ウエハの中心部と外周部とを比較すると５℃程度の温度差が発生することが明らかとなった。このようなウエハ面内の温度差は、ウエハ面内の被エッチング材のエッチングレート量を変動させて、ウエハ面内における場所の違いによるアンダーエッチングまたはオーバーエッチングなどを発生させる。その結果、オーバーエッチングの場合には被エッチング材の下地に損傷を与えるまたはアンダーエッチングの場合には被エッチング材のビア部の開口が不十分のために被エッチング材の開口部の導通不良を生じさせるなどの半導体装置の製造における不具合を引き起こしてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、半導体製造装置において、ウエハステージ上に搭載された半導体ウエハの面内温度の均一化を図ることのできる技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
本発明は、ウエハステージのウエハ載置面に搭載された半導体ウエハに所要の処理が施される半導体装置の製造方法であって、静電吸着により半導体ウエハの裏面とウエハステージのウエハ搭載面とを接触させ、ウエハステージの裏面とウエハ載置面とを貫通する複数の第１の開口を通して半導体ウエハの裏面の複数箇所に冷却ガスを導入して半導体ウエハを冷却し、ウエハステージの裏面とウエハ載置面とを貫通し、第１の開口と対をなして形成された複数の第２の開口を通して半導体ウエハの裏面の複数箇所の温度を個別に測定し、半導体ウエハの温度に関する情報を第２の開口と対をなす第１の開口毎に接続した冷却ガス配管が装備するコントローラへ伝えて、コントローラにより冷却ガスの圧力を複数箇所で個別に制御するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１４】
ウエハステージ上に搭載された半導体ウエハをエッチング処理する際の半導体ウエハの面内温度の均一化を図ることができる。これにより、ウエハ面内の温度差に起因する製造バラツキを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施の形態においては、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１６】
また、本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明の一実施の形態によるプラズマドライエッチング装置の構成図の一例を図１に示す。
【００１８】
プラズマドライエッチング装置ＤＥは、チャンバ１の底面と上面とのそれぞれにガスの排気口２と導入口３とが形成されている。チャンバ１の底面上には下部電極４が配備され、この下部電極４に相対向する上方に上部電極５が配備されている。下部電極４は半導体ウエハ６を搭載するウエハステージであり、半導体ウエハ６はプラズマドライエッチング処理を施すために下部電極４のウエハ載置面に搭載され、所定の載置位置からずれないようにウエハ押さえ７により固定されている。さらに、下部電極４には、下部電極４の温度を制御するための複数の温度制御部ＴＣが設けられている。この温度制御部ＴＣは、後述するように、半導体ウエハ６の裏面（回路形成面と反対の面）へ冷却ガスを導入するガス供給部と半導体ウエハ６の裏面の温度を測定する温度測定部とから構成される。
【００１９】
図２は、プラズマドライエッチング装置ＤＥに備わる下部電極４の温度制御部ＴＣを説明する概略図であり、図３は、プラズマドライエッチング装置ＤＥに備わる下部電極４の上観図である。
【００２０】
下部電極４のウエハ載置面と半導体ウエハ６の裏面とを接触させて、下部電極４上に半導体ウエハ６が搭載される。下部電極４には、図示はしないが、半導体ウエハ６を静電吸着する静電吸着機構が装備されている。また、下部電極４には、下部電極４の裏面（ウエハ載置面の反対の面）からウエハ載置面へ貫通する独立した第１の開口８と独立した第２の開口９と形成されており、第１の開口８と第２の開口９とが対をなして下部電極４の複数箇所に配置されている。第１の開口８および第２の開口９の径の大きさは、例えば５ｍｍφ以下である。
【００２１】
温度制御部ＴＣは、冷却ガス配管１０、コントローラ１１および冷却ガス用の圧力計１２を備えた半導体ウエハ６の裏面へ冷却ガスを導入する冷却ガス供給部と、半導体ウエハ６の裏面の温度を測定する接触温度計１３を備えた温度測定部とから構成される。前述した第１の開口８は冷却ガスの導入通路として用いられ、第２の開口９は温度計の挿入通路として用いられる。
【００２２】
冷却ガスの導入通路である第１の開口８には、冷却ガス配管１０が連通接続されており、冷却ガス（例えばＨｅ）は冷却ガス配管１０および第１の開口部８を通り、半導体ウエハ６の裏面に導入される。また、冷却ガス配管１０の途中に冷却ガスの圧力を制御するコントローラ１１が装備されており、冷却ガスの圧力は、冷却ガス用の圧力計１２によりモニタされる。温度計の挿入通路である第２の開口９には、半導体ウエハ６の裏面に接触することのできる接触温度計１３が挿入されており、半導体ウエハ６の面内温度は接触温度計１３により常時モニタすることができる。
【００２３】
前述したように、対をなす第１の開口８および第２の開口９は、下部電極４の複数箇所に設けられている。図３には、対をなす第１の開口８および第２の開口９を下部電極４の５箇所に設けた場合を例示したが、他の条件によってはこれに限定されず、それ以下（例えば３箇所）またはそれ以上（例えば９箇所）であってもよい。また、対をなす第１の開口８および第２の開口９は互いに一定の間隔を開けて複数箇所に設けてもよく、または互いに不規則な間隔を開けて複数箇所に設けてもよい。
【００２４】
次に、半導体ウエハ６の面内温度を均一に保つ方法の一例を以下に説明する。
【００２５】
まず、半導体ウエハ６を下部電極４上に搭載して、静電吸着機構により下部電極４のウエハ載置面と半導体ウエハ６の裏面とを面接触により密着させる。これと同時に、下部電極４に形成された第２の開口９から挿入された接触温度計１３を半導体ウエハ６の裏面に接触させる。ドライエッチングの前は、接触温度計１３を用いてウエハ面内の温度がモニタされるが、半導体ウエハ６の温度は常温であることから、半導体ウエハ６の裏面へは冷却ガスを導入してもよく、導入しなくてもよい。
【００２６】
しかし、ドライエッチングは、上部電極５と下部電極４との間にプラズマを発生させて半導体ウエハ６の回路形成面に形成された被エッチング材を加工する技術であり、プラズマ放電の輻射熱などによって半導体ウエハ６の温度が上昇する。そこで、ドライエッチングが始まるとほぼ同時に、第１の開口８から冷却ガスを半導体ウエハ６の裏面へ導入して、半導体ウエハ６の冷却を開始する。この時、下部電極４の５箇所に設けられた第２の開口９から挿入する接触温度計１３により半導体ウエハ６の裏面の５箇所の温度測定も開始し、半導体ウエハ６の温度に関する情報、例えば半導体ウエハ６の面内温度のバラツキ、半導体ウエハ６の各点における補正値などを求める。次に、接触温度計１３から得られた各点の温度情報を基に、第２の開口９と対に設けられている第１の開口８から導入される冷却ガスの圧力をコントローラ１１により個別に制御して冷却ガスの圧力をウエハ面内で変える。これにより、半導体ウエハ６の面内温度のバラツキが抑えられて、半導体ウエハ６の面内温度の均一化を図ることができる。
【００２７】
例えば８インチφの半導体ウエハ６の温度を、例えば５０℃に設定する場合、冷却ガスの圧力を個別に制御しないと、ウエハ面内における輻射熱のバラツキや冷却ガスの流量のバラツキなどにより、面内温度に±５℃のバラツキが生じる。しかし、冷却ガスの圧力を個別に制御することにより、面内温度のバラツキを±１℃以下に抑えることができる。
【００２８】
次に、本発明の一実施の形態であるプラズマドライエッチング装置をＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイスの製造に適用した一例を図４〜図７を用いて説明する。ここでは、電界効果トランジスタを代表するＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）をＭＩＳと略し、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴをｐＭＩＳと略し、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴをｎＭＩＳと略す。
【００２９】
図４に示すように、例えばｐ型のシリコン単結晶からなる半導体基板（この段階では半導体ウエハと称する平面略円形状の半導体の薄板）２１を用意する。次に、素子分離領域の半導体基板２１に深さ０．３５μｍ程度の素子分離溝２４ａを形成した後、素子分離溝２４ａの内部に絶縁膜、例えばＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）とオゾン（Ｏ３）とをソースガスに用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により堆積されるＴＥＯＳ酸化膜を埋め込むことにより素子分離領域を形成する。
【００３０】
次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして半導体基板２１に不純物をイオン注入し、ｐウェル２５およびｎウェル２６を形成する。ｐウェル２５にはｐ型の導電型を示す不純物、例えばボロンをイオン注入し、ｎウェル２６にはｎ型の導電型を示す不純物、例えばリンをイオン注入する。この後、各ウェル領域にＭＩＳのしきい値を制御するための不純物をイオン注入してもよい。
【００３１】
次に、半導体基板２１上にゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜２７ａ、ゲート電極となるシリコン多結晶膜２８ａおよびキャップ絶縁膜となる酸化シリコン膜２９ａを順次堆積して積層膜を形成する。酸化シリコン膜２７ａは、例えば熱酸化法により形成することができ、シリコン多結晶膜２８ａおよび酸化シリコン膜２９ａは、例えばＣＶＤ法により堆積することができる。
【００３２】
次に、図５に示すように、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして上記積層膜をドライエッチングすることにより、ゲート絶縁膜２７、ゲート電極２８およびキャップ絶縁膜２９を形成する。この積層膜のドライエッチングには、前述したプラズマドライエッチング装置ＤＥを用いることができる。すなわち、下部電極４に設けられた第２の開口９から挿入する接触温度計１３により半導体基板２１の面内温度をモニタし、その結果を基に複数の第１の開口８から半導体基板２１の裏面に導入される冷却ガスの圧力を個別に制御する。これによって冷却ガスの圧力が半導体基板２１の面内で変わり、半導体基板２１の面内温度の均一化を図ることができるので、ゲート電極２８の加工寸法のバラツキなどを小さくすることができる。
【００３３】
続いて、半導体基板２１上に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜を堆積する。その後、この酸化シリコン膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極２８の側壁にサイドウォール３０を形成する。
【００３４】
次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてｐウェル２５にｎ型不純物、例えばヒ素をイオン注入し、ゲート電極２８の両側のｐウェル２５にｎ型半導体領域３１を形成する。ｎ型半導体領域３１は、ゲート電極２８およびサイドウォール３０に対して自己整合的に形成され、ｎＭＩＳのソース、ドレインとして機能する。同様に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてｎウェル２６にｐ型不純物、例えばフッ化ボロンをイオン注入し、ゲート電極２８の両側のｎウェル２６にｐ型半導体領域３２を形成する。ｐ型半導体領域３２は、ゲート電極２８およびサイドウォール３０に対して自己整合的に形成され、ｐＭＩＳのソース、ドレインとして機能する。
【００３５】
次に、図６に示すように、半導体基板２１上に、例えばＣＶＤ法により絶縁膜３３を形成する。絶縁膜３３は、例えばプラズマＣＶＤ法により堆積されたＴＥＯＳ酸化膜で構成される。続いて、この絶縁膜３３を、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により研磨して、その表面を平坦化する。
【００３６】
次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして絶縁膜３３をドライエッチングすることにより、絶縁膜３３の所定の領域に接続孔３４を形成する。この接続孔３４の形成に、前述したプラズマドライエッチング装置ＤＥを用いることができる。これにより、半導体基板２１の面内温度の均一化を図ることができるので、接続孔３４の半導体基板２１面内における加工寸法のバラツキが小さくでき、またエッチング残りによる開孔不良などを防ぐことができる。
【００３７】
次に、接続孔３４の内部を含む半導体基板２１の全面に窒化チタン膜を、例えばＣＶＤ法により形成し、さらに接続孔３４を埋め込むタングステン膜を、例えばＣＶＤ法により形成する。その後、接続孔３４以外の領域の窒化チタン膜およびタングステン膜を、例えばＣＭＰ法により除去して接続孔３４の内部にプラグ３５を形成する。
【００３８】
次に、半導体基板２１上に、例えばタングステン膜を形成する。タングステン膜は、スパッタ法により形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてタングステン膜をドライエッチングすることにより、第１層目の配線３６を形成する。この配線３６の形成に、前述したプラズマドライエッチング装置ＤＥを用いることができる。これにより、半導体基板２１の面内温度の均一化を図ることができるので、オーバーエッチングによる下地の絶縁膜３３への損傷またはエッチング残りによる配線３６の導通不良などを防ぐことができる。
【００３９】
次に、図７に示すように、配線３６を覆う層間絶縁膜３７、例えばＴＥＯＳ酸化膜を、例えばプラズマＣＶＤ法により形成する。続いて、層間絶縁膜３７を、例えばＣＭＰ法により研磨して、その表面を平坦化する。
【００４０】
次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜３７をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜３７の所定の領域に接続孔３８を形成する。この接続孔３８の形成に、前述したプラズマドライエッチング装置ＤＥを用いることができる。これにより、半導体基板２１の面内温度の均一化を図ることができるので、接続孔３８の加工寸法のバラツキを小さくでき、またエッチング残りによる開孔不良などを防ぐことができる。
【００４１】
次に、接続孔３８の内部を含む半導体基板２１の全面にバリアメタル層を形成し、さらに接続孔３８を埋め込む銅膜を形成する。バリアメタル層は、例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜などであり、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法により形成することができる。銅膜は主導体層として機能し、例えばメッキ法により形成することができる。メッキ法による銅膜の形成前に、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法によりシード層として薄い銅膜を形成できる。その後、接続孔３８以外の領域の銅膜およびバリアメタル層を、例えばＣＭＰ法により除去して接続孔３８の内部にプラグ３９を形成する。
【００４２】
次に、半導体基板２１上にストッパ絶縁膜４０を形成し、さらに配線形成用の絶縁膜４１を形成する。ストッパ絶縁膜４０は、例えば窒化シリコン膜とし、絶縁膜４１は、例えば酸化シリコン膜とし、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法により形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてストッパ絶縁膜４０および絶縁膜４１をドライエッチングすることにより、ストッパ絶縁膜４０および絶縁膜４１の所定の領域に配線溝４２を形成する。この配線溝４２の形成に、前述したプラズマドライエッチング装置ＤＥを用いることができる。これにより、半導体基板２１の面内温度の均一化を図ることができるので、配線溝４２の加工寸法などのバラツキを小さくすることができる。
【００４３】
次に、配線溝４２の内部を含む半導体基板２１の全面にバリアメタル層４３を形成し、さらに配線溝４２を埋め込む銅膜を形成する。バリアメタル層４３は、例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜などであり、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法により形成することができる。銅膜は主導体層として機能し、例えばメッキ法により形成することができる。メッキ法による銅膜の形成前に、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法によりシード層として薄い銅膜を形成できる。その後、配線溝４２以外の領域の銅膜およびバリアメタル層４３を、例えばＣＭＰ法により除去して配線溝４２の内部に銅膜を主導体層とする第２層目の配線４４を形成する。
【００４４】
その後、さらに上層の配線を形成した後、パッシベーション膜で半導体基板２１の全面を覆うことにより、ＣＭＯＳデバイスが略完成する。
【００４５】
なお、本実施の形態では、半導体ウエハ６の温度は、半導体ウエハ６の裏面に接触温度計１３を接触させて半導体ウエハ６の裏面の温度を測定するとしたが、これに限定されるものではない。例えば物体の表面から放射される赤外線のエネルギー量を温度に換算する放射温度計であって、半導体ウエハ６の裏面に触れずに半導体ウエハ６の温度を測定することのできる赤外線温度計を用いることもできる。
【００４６】
また、本実施の形態では、半導体ウエハ６の裏面に第１の開口を通じて導入される冷却ガスを、例えばＨｅガスとして、冷却ガスの圧力をウエハ面内で変えて半導体ウエハ６の面内温度の均一化を図るとしたが、互いに熱伝導率の異なる複数種類のガスを半導体ウエハ６の裏面に導入して半導体ウエハ６の面内温度の均一化を図ってもよい。例えばアルゴン（Ａｒ）ガスとＨｅガスとの混合ガスを用い、両者の混合比率を変えることにより、互いに熱伝導率の異なる冷却用のガスを生成する。冷却用のガスに、このＡｒガスとＨｅガスとの混合ガスを用いた場合は、接触温度計１３によりウエハ面内の温度をモニタし、その結果を基に第１の開口８から半導体ウエハ６の裏面に導入される冷却用のガスの混合比率を個別に制御する。ウエハ面内において温度の高い箇所にはＨｅガスの比率の高い混合ガスを導入し、温度の低い箇所にはＨｅガスの比率の低い混合ガスを導入する。これによって、半導体ウエハ６の面内温度の均一化を図る。
【００４７】
このように、本実施の形態によれば、半導体ウエハ６の裏面に導入される冷却ガスの圧力をウエハ面内において複数箇所で個別に制御することにより、半導体ウエハ６の面内温度の均一化を図ることができるので、ウエハ面内の温度差に起因するウエハ面内のエッチング量の変動を抑えることができる。これにより、アンダーエッチング（エッチング残り）またはオーバーエッチングなどのエッチング時の不具合が防止できて、製品の製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００４８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４９】
例えば、前記実施の形態では、本発明をプラズマドライエッチング装置に適用した場合について説明したが、同様に、静電吸着により半導体ウエハをウエハステージに固定し、半導体ウエハの裏面から冷却ガスを導入して半導体ウエハの温度調整を行うプラズマＣＶＤ装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の半導体装置の製造方法は、ウエハステージに静電吸着された半導体ウエハの温度調整を冷却ガスの導入により行う半導体製造装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラズマドライエッチング装置の構成図の一例である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプラズマドライエッチング装置に備わる下部電極の冷却機構を説明する概略図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるプラズマドライエッチング装置に備わる下部電極の上観図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を説明する半導体基板の要部断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を説明する半導体基板の要部断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を説明する半導体基板の要部断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を説明する半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  チャンバ
２  排気口
３  導入口
４  下部電極
５  上部電極
６  半導体ウエハ
７  ウエハ押え
８  第１の開口
９  第２の開口
１０  冷却ガス配管
１１  コントローラ
１２  圧力計
１３  接触温度計
２１  半導体基板
２４ａ  素子分離溝
２４ｂ  酸化シリコン膜
２５  ｐウェル
２６  ｎウェル
２７  ゲート絶縁膜
２７ａ  酸化シリコン膜
２８  ゲート電極
２８ａ  シリコン多結晶膜
２９  キャップ絶縁膜
２９ａ  酸化シリコン膜
３０  サイドウォール
３１  ｎ型半導体領域
３２  ｐ型半導体領域
３３  絶縁膜
３４  接続孔
３５  プラグ
３６  配線
３７  層間絶縁膜
３８  接続孔
３９  プラグ
４０  ストッパ絶縁膜
４１  絶縁膜
４２  配線溝
４３  バリアメタル
４４  配線
ＤＥ  プラズマドライエッチング装置
ＴＣ  温度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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